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Rotierende, wechselstromgespeiste, aus einem elektrischen Motor und
einem mit diesem zusammengebauten Speisetransformator bestehende elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine rotierende, wechselstromgespeiste, aus einem elektrischen
Motor und einem mit diesem zusammengebauten Speisetransformator bestehende elektrische
Maschine, bei welcher der Motor einen ebenen axialen Luftspalt aufweist und der
Stator eine flache Wicklung aus leitenden Lamellen trägt. Die letzteren können nach
Art der »gedruckten« Schaltungen hergestellt werden.
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Es ist bekannt, daß derartige gedruckte Wicklungen eine sehr niedrige
Impedanz besitzen, welche für ihren Einsatz die Verwendung eines Transformators
zur Spannungsherabsetzung erforderlich macht. Andererseits ist es an sich bekannt,
einen Transformator und einen Motor zusammenzubauen. Die Erfindung bezweckt, eine
elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der getrennte
Einsatz von Transformator und Motor vermieden und ein besonders günstiger Zusammenbau
von Transformator und Motor verwirklicht wird.
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Gemäß der Erfindung wird das an sich bekannte Prinzip des Zusammenbaues
von Transformator und Motor dadurch verwirklicht, daß die Sekundärwicklung des Transformators
durch eine flache, spiralige Wicklung gebildet wird, die auf demselben isolierenden
Träger, der auch die flache Statorwicklung trägt, oder auf einem gemeinsamen, mit
dem genannten isolierenden Träger mechanisch fest verbundenen Träger angeordnet
ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung sind die spiralige Sekundärwicklung
des Transformators und die flache Statorwicklung auf einem Träger aus einem magnetischen
dielektrischen Material, vorzugsweise anisotropem, weichem Ferrit, angeordnet, wobei
dieser Träger einen Teil des magnetischen Kreises des Transformators und des Motors
bildet. Dabei handelt es sich wohlgemerkt nicht um die dünne Isolierschicht, die
sowohl zur Bildung der erwähnten Wicklung als auch zur Bildung der den Sekundärteil
bildenden Spirale des Niederspannungstransformators üblicherweise zur Anwendung
gelangt, sondern um einen Träger, der sowohl für den Fluß des Transformators als
auch für den Fluß der Drehmaschine selbst ein Magnetjoch bildet.
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Vorteilhafterweise werden die spiralige Sekundärwicklung des Transformators
und die flache Statorwicklung des Motors gleichzeitig auf demselben isolierenden
Träger nach dem an sich bekannten Herstellungsverfahren für gedruckte Schaltungen
aufgebracht.
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Die Erfindung betrifft solche Maschinen, die unter Benutzung scheibenartiger
Bauteile zusammengesetzt sind. In diesem Fall wird die ganze Induktionswicklung
als Ringscheibe auf einem scheibenartigen Träger ausgebildet, wobei eine solche
Wicklung »doppelseitig« mindestens in der Weise ist, daß gewisse Anschlüsse auf
der Seite angeordnet sind, die derjenigen gegenüberliegt, welche die eigentlichen
Leiter trägt, oder daß die Wicklung tatsächlich in zwei Abschnitten ausgeführt ist,
von denen jeder aus den Halbwindungen der Wicklung bzw. der Wicklungen besteht,
die beiderseits des dünnen isolierenden Trägers angeordnet sind, der für die Herstellung
der gedruckten Wicklungen verwendet wird.
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Um die Erfindung im einzelnen zu erläutern, wird im folgenden ihre
Anwendung bei einem Sonderfall betrachtet werden, für welchen sie besondere Vorteile
bringt. Es handelt sich um den Fall eines Asynahronmotors mit Kurzschlußläufer,
dessen Statorwicklung durch Anordnung auf einer Magnetplatte verwirklicht ist, die
praktisch frei von Wirbelströmen ist. Dazu wird eine zweiseitig gedruckte Wicklung
verwendet, deren Ausbildung einer Art von Wellenwicklungsreihe entspricht und die
als Ringscheibe auf der Platte angeordnet ist. Dieses Beispiel beschränkt jedoch
in keiner Weise die praktischen Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung.
Eine
erste Ausführungsform der Erfindung wird durch die F i g. 1 bis
3 wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 eine Schnittdarstellung der Maschine,
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Statorteil der Maschine, F i g. 3
eine Ansicht des Rotors von unten.
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Eine zweite Ausführungsform der Maschine nach der Erfindung ist in
den F i g. 4 und 5 dargestellt, und zwar in der F i g. 4 ein
Schnitt durch die Maschine und in der F i g. 5 den Ausschnitt einer Draufsicht
auf den gedruckten Teil der Maschine vor der Verformung für den Einbau in die Ausführungsform
nach der F i g. 4.
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Weiter zeigen die F i g. 6 und 7 die Anpassung des zweiten
Ausführungsbeispiels an den Fall einer dreiphasigen Stromversorgung, und zwar F
i g. 6 eine Teilansicht des Transformators bei abgedeckter Haube und F i
g. 7 eine schematische Darstellung des gedruckten Teiles der Maschine vor
der für den endgültigen Einbau erforderlichen Verformung, die entsprechend der Darstellung
der F i g. 4 vorgenommen wird, welche gleichfalls als Schnittdarstellung
der Mehrphasenmaschine angesehen werden kann.
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In den F i g. 1 und 2 ist eine magnetische Platte mit
1 bezeichnet, die aus einem anisotropen, weichen Ferrit besteht und in der
F i g. 1 im Schnitt dargestellt ist. Auf einem Teil der Platte
1 ist eine Induktorwicklung 2 befestigt, die eine Wellenreihenwicklung von
41 Windungen bildet, die in zwei Schichten in Halbwicklungen 8 und
10 beiderseits einer dünnen Isolationsfolie 9 angeordnet sind. Die
Windungen ergeben sich mit Hilfe von Verbindungsmitteln 11 und 12, die von
einer Seite zur anderen führen. In dieser Wicklung besitzt beispielsweise jede Halbwindung
einen radialen Teil 23, der sich beiderseits in winkligen Abschnitten 24
und 26 fortsetzt und in kurzen radialen Abschnitten 25 und
27 endet, die ihrerseits an die Verbindungen 11 und 12 angeschlossen
sind. Die Wicklung ist für zwei elektrisch um 180' versetzte Anschlüsse vorgesehen,
und die auf beiden Seiten der Wicklung vorhandenen Leiter sind bei dieser Anordnung
durch zwei Leiteransätze 20 und 21 verlängert, welche unmittelbar an die beiden
Enden einer Leiterspirale 18 anschließen. Bei 19 ist die Durchführung
durch die Isolierschicht 9 dargestellt, wodurch die Verbindung des Ansatzes
21 mit dem Mittelpunkt der Spirale 18 dargestellt wird. Diese Spirale ist,
siehe F i g. 2, auf eine einzige Seite der Isolierschicht 9 gedruckt.
Diese Spirale wird mittels dieser Isolierschicht, und falls nötig, einer zusätzlichen
dünnen Isolierschicht 22 auf der Magnetjochplatte 1 angeordnet.
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Über der Spirale 18, die den Sekundärteil eines Transformators
bildet, ist eine Primärspule 16 in Gestalt einer flachen Spule angeordnet,
die den Schenkel eines U-förrnigen Magneten 15 umgibt, welcher den Magnetkreis
des Transformators schließt, der durch den Teil der Magnetjochplatte 1 unterhalb
der Spirale 18 geht. Auf diese Weise sind nach der Erfindung die Induktorwicklung
und die Sekundärspule des Transformators ähnlich ausgebildet und zusammen in der
Maschine angeordnet. Die Maschine wird in dem betrachteten Beispiel durch einen
Kurzschlußläufer 3 vervollständigt, der auf einer Nabe 4 von der Welle
5 getragen wird. Die Platte 1 ist mit einer Bohrung 7 für den
Durchgang der Welle 5 versehen, während die Isolierschicht 9 zum gleichen
Zweck einen Mittelausschnitt 6 besitzt. Die Lager des Läufers sind nicht
mit dargestellt. Die Bauweise des Läufers ergibt sich daraus, daß eine magnetische
Platte 14, die dem negativen Teil des Käfigs entsprechend mit Ausnehmungen versehen
ist, eine enganliegende, leitende Auskleidung 13 trägt, die entsprechend
der Darstellung der F i g. 3 ausgebildet ist und beispielsweise von zwei
konzentrischen Ringen 28 und 29 gebildet wird, die durch radiale Stege
30
verbunden sind.
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Anstatt den Sekundärteil des Transformators seitlich von den Wicklungen
anzuordnen, kann er vorzugsweise koaxial zu den Wicklungen geordnet werden, wobei
er selbstverständlich außerhalb des veränderlichen Magnetfeldes der sich drehenden
Maschine bleibt. Der allgemeine Aufbau der sich drehenden Maschine zusammen mit
dem Transformator wird dadurch gedrängter. Ferner läßt sich diese Anordnung für
den Fall verwenden, in welchem als Induktionsteil der Maschine nicht mehr der Statorteil,
sondern der sich drehende Teil benutzt wird, da es dann genügt, den aus Wicklung
und Transformator bestehenden Block sich drehen zu lassen, wobei dem Transformator
der Strom über Bürsten zugeführt wird.
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In der F i g. 4 bedeckt der Sekundärteil 18 des Transformators
eine Kreisringfläche, welche genau derjenigen gleicht, die von der Wicklung 2 überdeckt
wird. Die Verbindungen 31 und 32 zwischen den Ausgängen der Sekundärspule
und den Eingängen der Wicklung liegen an der Seite der gemeinsamen Trägerplatte
1, die, wie erwähnt, aus einem Material mit Eigenschaften eines anisotropen
Ferrits hergestellt ist. Zwei Kreisringe 33 und 34 aus dem gleichen Material
und eine Bodenplatte 35 vervollständigen den Magnetkreis des Transformators.
Der Primärteil 16 ist im Inneren dieses magnetischen Gehäuses untergebracht.
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Für den Aufdruck der Wicklung und des Sekundärteils kann mit Vorteil
ein biegsames, dünnes, gemeinsames Dielektrikum 9 benutzt werden, wobei nach
doppelseitigem Aufdruck - die Sekundärspirale wird hier gleichfalls doppelseitig
ausgeführt, - ein in der F i g. 5 dargestelltes zusammengesetztes
Element mit den Verbindungen 31 und 32 entsteht, das für den Einbau
in die Maschine der F i g. 4 nur noch entsprechend gefaltet zu werden braucht.
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Die Ausführung der Erfindung beschränkt sich nicht auf einphasige
Stromzuführung. Zur Erläuterung zeigen die F i g. 6 und 7 eine Abwandlungsmöglichkeit
des Beispiels der F i g. 4 und 5 für eine dreiphasige Stromzufuhr
zu den Wicklungen.
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Aus der F i g. 6 ist zu entnehmen, daß die beiden rohrförmigen
magnetischen Elemente des Transformators der F i g. 4 durch drei zylinderbogenförinige
Zweige 40 ersetzt worden sind, die jeweils von einer sektorförmigen Spulenwicklung
41 umgeben sind. Diese Baugruppe ist auf der Magnetjochplatte 35 angeordnet.
Gemäß der F i g. 7 ist der Sekundärteil gleichfalls in Gestalt von drei ebenen,
sektorförinigen Spulen 42 gedruckt, die man als im Stem oder im Dreieck verbunden
annehmen kann. Jede dieser Spulen hat einen Ausgang 45, der zu einem Eingangsanschluß
43 der Statorwicklung führt, die hier im Gegensatz zu den vorhergehenden Zeichnungen
mehr schematisch dargestellt ist. Die Anschlüsse 43 sind auf dem Umfang dieser Wicklung
an drei Punkten
vorgesehen, die elektrisch um 1200 jeweils auseinander
liegen.